CN101881607A - 一种检测平面误差系统 - Google Patents

一种检测平面误差系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101881607A
CN101881607A CN 201010197670 CN201010197670A CN101881607A CN 101881607 A CN101881607 A CN 101881607A CN 201010197670 CN201010197670 CN 201010197670 CN 201010197670 A CN201010197670 A CN 201010197670A CN 101881607 A CN101881607 A CN 101881607A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
optical system
slit
lens
detected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201010197670
Other languages
English (en)
Inventor
李湘宁
李楚元
吴宇昊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN 201010197670 priority Critical patent/CN101881607A/zh
Publication of CN101881607A publication Critical patent/CN101881607A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种检测平面误差系统，白色的光源发出的照明光束穿过照明光学系统，出射的平行光经过半透半反镜和无限远型物镜，聚焦在被检测物体上，被检测物体反射的光进入色差产生系统，不同波长的光对于同一光学系统有不同的焦距，所以也对应着不同的像距，由于共聚焦原理只允许相应波长的光通过狭缝。相应波长的光通过分光光学系统成像在面阵图像传感器特定位置上，图像传感器特定位置上的图像信号送入计算机转换为对应的波长信号。采用共聚焦光路；采用普通白光光源，与其他方法采用单色激光光源相比，更具实用和推广价值；测量精度高，经计算机模拟仿真可达到纳米级别精度；能够实时在线测量粗糙度。

Description

一种检测平面误差系统
技术领域
本发明涉及一种检测装置，特别涉及一种检测平面误差系统。
背景技术
表面粗糙度的测量方式可分为接触式测量和非接触式测量。传统的接触式测量方式是使用一个轮廓仪。探针是用来沿着测量表面，以获得表面的轮廓。虽然轮廓仪提供了较好的结果，探针往往损害了测试的表面。此外，粗糙度数据容易受探针测量半径的影响。非接触式测量，特别是光学测量方式，在表面粗糙度的测量中由于具有非接触、不损伤表面、精度高和响应快等优点。已成为表面粗糙度测量技术中的主要发展方向。非接触式测量发展较快的既包括原子力、扫描电子显微镜等直接测量方式，又包括了光学散射、散斑、投影等间接测量方法。
发明内容
本发明是针对现在表面粗糙度的测量精度不高的问题，提出了一种检测平面误差系统，利用光学成像系统的色位移原理进行非接触式平面误差检测。微观上可以反映出表面的粗糙度，宏观上可以得到表面的不平度，大大提高了测量精度。
本发明的技术方案为：一种检测平面误差系统，包括照明系统、成像系统和波长识别系统，照明系统包括一个白色光源、照明光学系统和一个半透半反镜；成像系统包括无限远型物镜，色差产生系统和狭缝；波长识别系统包括一个分光光学系统以及面阵图像传感器；白色的光源发出的照明光束穿过照明光学系统，出射的平行光经过半透半反镜和无限远型物镜，聚焦在被检测物体上，被检测物体反射的光进入色差产生系统，色差产生系统出来的光被狭缝有选择的通过，可通过狭缝的波长的光再通过分光光学系统成像在面阵图像传感器对应位置上，图像传感器对应位置上的图像信号送入计算机转换为对应的波长信号。
所述色差产生系统是由三组透镜组成。
所述分光光学系统包括光楔棱镜、衍射光栅，还包括两组以光楔棱镜和衍射光栅对称结构的两组透镜。
所述狭缝为与所述被检测物体平行放置的水平方向上的狭长缝隙。
本发明的有益效果在于：本发明一种检测平面误差系统，采用共聚焦光路；采用普通白光光源，与其他方法采用单色激光光源相比，更具实用和推广价值；测量精度高，经计算机模拟仿真可达到纳米级别精度；能够实时在线测量粗糙度。
附图说明
图1为本发明检测平面误差系统的光学结构示意图。
具体实施方式
本发明所提出的光学系统是一个共聚焦系统。如图1所示检测平面误差系统的光学结构示意图，系统包括照明系统、成像系统和波长识别系统。该照明系统包括一个白色光源101、照明光学系统102和一个半透半反镜105。成像系统包括无限远型物镜104，色差产生系统201和狭缝109。波长识别系统包括一个分光光学系统202以及面阵图像传感器CCD116。其中，无限远型物镜104是无限远型消色差物镜的一种；色差产生系统201是由三组106、107和108透镜组成；分光光学系统202是由几组对称结构的透镜110与115、111与114，再加上光楔棱镜112和衍射光栅113组合而成。
从白色的光源101发出的照明光束穿过照明光学系统102，出射的光束是平行光。然后平行光经过半透半反镜105和无限远型物镜104，聚焦在被检测物体上103。被检测物体103反射的光进入色差产生系统201，由于不同波长的光对应着不同的焦距，当被检测物体表面因表面误差存在起伏变化时，光学成像系统的物距也相应的存在变化，与之对应的只有特定波长的光能通过狭缝109成像，故狭缝109的作用是使得特定波长的光通过。所设计的光学成像系统波长与物距的关系成单调递增关系，所以只要确定何种波长能通过狭缝成像，就可以利用单调关系，在物方空间计算出被检测物体的粗糙度和不平度。
波长识别系统由分光光学系统202和面阵CCD116组成，波长识别系统的目的就是为了确定通过狭缝109的波长。所设计的分光光学系统202能够使各种波长的光在通过水平狭缝109后成像在CCD116竖直方向上，且波长与成像位置有一一对应的关系。只要确定CCD竖直哪个的位置接收到像，那么就可以识别出相应的波长。所述狭缝109为与所述被检测物体103平行放置的水平方向上的狭长缝隙，故该系统可以在同一时刻测量出被检测物体103在水平方向上的凹凸情况。如果是被检测物体表面在水平方向上有连续变化的凹凸，那么被检测物体反射的光经过那么面阵CCD上将会显示一条连续的曲线，这样就可以推算出被检测物体在水平方向上的粗糙度。
面阵CCD116可以同时显示被检测物体103在水平宽度上表面的粗糙变化情况，只需要对被检测物体103在竖直方向上实行一维扫描即可获得被检测物体103的二维范围内的表面粗糙度情况，那么物体103大范围内的不平度的获得则只需要扩大对被检测物体103的扫描范围。

Claims (4)

1.一种检测平面误差系统，其特征在于，包括照明系统、成像系统和波长识别系统，照明系统包括一个白色光源(101)、照明光学系统(102)和一个半透半反镜(105)；成像系统包括无限远型物镜(104)，色差产生系统(201)和狭缝(109)；波长识别系统包括一个分光光学系统(202)以及面阵图像传感器(116)；白色的光源(101)发出的照明光束穿过照明光学系统(102)，出射的平行光经过半透半反镜(105)和无限远型物镜(104)，聚焦在被检测物体(103)上，被检测物体(103)反射的光进入色差产生系统(201)，色差产生系统(201)出来的光被狭缝(109)有选择的通过，可通过狭缝的波长的光再通过分光光学系统(202)成像在面阵图像传感器(116)对应位置上，图像传感器对应位置上的图像信号送入计算机转换为对应的波长信号。
2.根据权利要求1所述检测平面误差系统，其特征在于，所述色差产生系统(201)是由三组透镜(106、107、108)组成。
3.根据权利要求1所述检测平面误差系统，其特征在于，所述分光光学系统(202)包括光楔棱镜(112)、衍射光栅(113)，还包括两组以光楔棱镜(112)和衍射光栅(113)对称结构的两组透镜(110、115和111、114)。
4.根据权利要求1所述检测平面误差系统，其特征在于所述狭缝(109)为与所述被检测物体(103)平行放置的水平方向上的狭长缝隙。
CN 201010197670 2010-06-10 2010-06-10 一种检测平面误差系统 Pending CN101881607A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010197670 CN101881607A (zh) 2010-06-10 2010-06-10 一种检测平面误差系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010197670 CN101881607A (zh) 2010-06-10 2010-06-10 一种检测平面误差系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101881607A true CN101881607A (zh) 2010-11-10

Family

ID=43053678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010197670 Pending CN101881607A (zh) 2010-06-10 2010-06-10 一种检测平面误差系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101881607A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103034987A (zh) * 2012-12-16 2013-04-10 吴凡 一种多聚焦图像文件格式及生成装置及图像文件处理方法
CN105444702A (zh) * 2015-12-16 2016-03-30 珠海市运泰利自动化设备有限公司 物体平整度光学检测系统
CN107144219A (zh) * 2017-06-01 2017-09-08 成都茵普精密机械有限公司 一种共聚焦激光测量方法
CN107727012A (zh) * 2017-10-07 2018-02-23 佛山智北汇科技有限公司 一种基于光学衍射的塑料件表面平整度检测装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1271086A (zh) * 2000-05-12 2000-10-25 清华大学 测量物体表面形貌的纹影仪
US20080018910A1 (en) * 2000-02-11 2008-01-24 Advanced Medical Optics, Inc. System and method of measuring and mapping three dimensional structures
JP2008268387A (ja) * 2007-04-18 2008-11-06 Nidec Tosok Corp 共焦点顕微鏡
CN101688771A (zh) * 2007-04-24 2010-03-31 德固萨有限责任公司 用于物体的三维测量的测量组件和方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080018910A1 (en) * 2000-02-11 2008-01-24 Advanced Medical Optics, Inc. System and method of measuring and mapping three dimensional structures
CN1271086A (zh) * 2000-05-12 2000-10-25 清华大学 测量物体表面形貌的纹影仪
JP2008268387A (ja) * 2007-04-18 2008-11-06 Nidec Tosok Corp 共焦点顕微鏡
CN101688771A (zh) * 2007-04-24 2010-03-31 德固萨有限责任公司 用于物体的三维测量的测量组件和方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103034987A (zh) * 2012-12-16 2013-04-10 吴凡 一种多聚焦图像文件格式及生成装置及图像文件处理方法
CN103034987B (zh) * 2012-12-16 2015-10-21 吴凡 一种多聚焦图像文件格式及生成装置及图像文件处理方法
CN105444702A (zh) * 2015-12-16 2016-03-30 珠海市运泰利自动化设备有限公司 物体平整度光学检测系统
CN107144219A (zh) * 2017-06-01 2017-09-08 成都茵普精密机械有限公司 一种共聚焦激光测量方法
CN107144219B (zh) * 2017-06-01 2019-08-20 成都茵普精密机械有限公司 一种共聚焦激光测量方法
CN107727012A (zh) * 2017-10-07 2018-02-23 佛山智北汇科技有限公司 一种基于光学衍射的塑料件表面平整度检测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101238348B (zh) 表面的测量装置和方法
EP2977720B1 (en) A method for measuring a high accuracy height map of a test surface
US20130010286A1 (en) Method and device of differential confocal and interference measurement for multiple parameters of an element
CN109975820B (zh) 基于Linnik型干涉显微镜的同步偏振相移检焦系统
US6909509B2 (en) Optical surface profiling systems
JP2008513751A (ja) 測定対象物の複数の面を測定するための光学式測定装置
CN102425998B (zh) 光学元件抛光表面质量全参数检测装置和检测方法
CN102494623A (zh) 镜头中光学表面中心间距的非接触式测量方法及测量装置
CN104848802B (zh) 法线跟踪式差动共焦非球面测量方法与系统
TWI436029B (zh) 光學式強度型三維表面形貌與顯微量測裝置及方法
JP2011095241A (ja) 面形状計測装置
KR100785802B1 (ko) 입체 형상 측정장치
JP2009162539A (ja) 光波干渉測定装置
JPWO2013084557A1 (ja) 形状測定装置
JP2014163895A (ja) シャック・ハルトマンセンサーを用いた状計測装置、形状計測方法
JP2011089804A (ja) 干渉計
CN104315985A (zh) 一种透镜中心厚度干涉测量方法
CN101881607A (zh) 一种检测平面误差系统
CN205643181U (zh) 反射双波长合成孔径全息术的光学元件表面疵病检测装置
CN205538736U (zh) 透射双波长合成孔径全息术的光学元件表面疵病检测装置
US20210239452A1 (en) Method and Apparatus for Detecting Changes in Direction of a Light Beam
US20150077759A1 (en) Compact, Slope Sensitive Optical Probe
JP5704150B2 (ja) 白色干渉装置及び白色干渉装置の位置及び変位測定方法
CN205581024U (zh) 透射型合成孔径数字全息术的光学元件表面疵病检测装置
JP2002116010A (ja) 三次元形状測定方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20101110